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Modelos de circulación general de la atmósfera En la actualidad, la herramienta más confiable para la investigación del clima, sus fluctuaciones y variaciones, son los modelos de circulación general de la atmósfera (MCG). Un MCG es una representación espacial y temporal aproximada de los principales procesos físicos que ocurren en la atmósfera y de sus interacciones con las otras componentes del medio ambiente. Esencialmente, está constituido por un sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Estas ecuaciones expresan las leyes físicas que gobiernan el sistema. Actualmente, los MCG incluyen además modelos de funcionamiento de los océanos (MCG acoplados), la criosfera, y representaciones simplificadas de la biosfera. Mediante el uso de computadoras de gran capacidad de procesamiento y la aplicación de diversos métodos de cálculo numérico pueden obtenerse soluciones aproximadas del sistema de ecuaciones de un MCG. De la integración en el tiempo de este sistema se obtiene como solución la evolución temporal y espacial (tridimensional) del sistema climático, en función de las condiciones iniciales y de contorno elegidas y de los valores de ciertos parámetros climáticos (ejemplo: concentración de CO 2 atmosféricos). Esto se denomina experimento numérico, simulación climática ó experimento climático.Los experimentos climáticos pueden orientarse tanto a la descripción del clima contemporáneo (experimentos de control), como a la investigación del clima resultante de uno o más cambios en los parámetros climáticos (ejemplo: simulación del efecto de una duplicación de la actual concentración de CO 2. La comparación de los resultados de estas simulaciones permite estimar los cambios climáticos que la variación de estos factores ambientales producirían.En la comunidad científica internacional existen varios grupos que han desarrollado MCG para sus investigaciones climáticas. Cada uno de ellos perfecciona los métodos de modelado de los procesos físicos y las técnicas de resolución numérica de las ecuaciones, conforme avanzan el conocimiento científico y la capacidad de las computadoras. Los resultados de diferentes modelos no son entonces necesariamente idénticos, y la disparidad refleja el grado actual de incertidumbre en el conocimiento del clima. Los resultados de simulaciones del clima actual son cotejados con datos observados (validación), lo que permite ponderar la eficiencia de cada modelo y orientar el desarrollo de mejoras futuras. Se define sensibilidad climática como el grado de respuesta del sistema climático a un cambio definido en alguno de los factores que lo determinan. Por ejemplo, el aumento de la temperatura media global del aire en superficie permite cuantificar la sensibilidad climática referida a un cambio en la concentración de GI. Mediante experimentos climáticos suficientemente prolongados se puede calcular el incremento de la temperatura media global que se obtiene al duplicar instantáneamente la concentración de CO2, permitiendo que el sistema llegue luego a un nuevo estado de equilibrio. Todos los MCG muestran una señal de calentamiento en respuesta a un incremento en la concentración de CO2, comprendida entre 1.5 ° y 4.5° C. Sin embargo, esta es sólo una estimación idealizada de la posible respuesta del clima real.
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